Сопротивление. Омы. Резистор.

05 апреля 2020 20:43
274
0

Еще со школы мы сталкиваемся с таким термином как сопротивление. В курсе физики для 8-го класса эта тема рассматривается вместе с изучение закона Ома. Понимание теории позволяет посчитать какая мощность выделяется в резисторе, какое общее сопротивление последовательно или параллельно соединенных резисторов. Сложно представить современную электронику без резисторов, а тем более понять как работает тот или иной узел.

Что такое напряжение и ток?

Для полного понимания изложенного материала не помешает ознакомится с такими величины как напряжение и ток. Напряжение — это разница потенциалов. Если взять батарейку то на ее клеммах будет присутствовать разность потенциалов. То есть на одном выводе электронов будет больше, чем на другом. Если соединить две клеммы вместе, то электроны начнут течь от клеммы, на которой есть их избыток, к клемме с дефицитом электронов. Величина которая показывает сколько электронов пройдет за единицу времени и называется током. Не сложно заметить что напряжение и ток величины зависимые. Зависимость эта выражается законом ома:

I = U/R

U и I обозначают напряжение и ток соответственно, а величина R называется сопротивлением и измеряется в Омах [Ом].

Типы резисторов. Обозначение резисторов на схеме.

На схемах резисторы обозначается следующим образом:

Типы резисторов

1 — это постоянный резистор. 2, 3 и 4 — переменного сопротивления. Рисунком под номером 2 обычно обозначают подстроечный резистор (сопротивление которого может изменяться в процессе наладки схемы). 3 — потенциометр (осуществляет регулировку напряжения), 4 — реостат (регулирует ток).

Последовательно соединенные резисторы. Делитель напряжения.

Если резисторы соединены последовательно, то их общее сопротивление равняется сумме сопротивлений каждого резистора. Рассмотрим схему:

Последовательно соединенные резисторы. Делитель напряжения.

Пусть сопротивление R1 — 20 Ом, а сопротивление R2 — 10 Ом. Напряжение источника питания U — 3В. Как найти напряжения U1 и U2 на резисторах? Все проще, чем может показаться на первый взгляд, давайте вспомнит вышеупомянутый закон Ома I = U/R. R в данном случае суммарное сопротивление резисторов. Так как они соединены последовательно, то R = 20 + 10 = 30 Ом. Находим I = 3/30 = 0,1 А. Именно такой ток протекает через каждый резистор цепи. Немного изменив формулу получив выражение напряжения через сопротивление и ток: U = IR. Подставив значения в выражение получаем U1=20*0,1=2В, U2=10*0,1=1В.

Рассмотренная схема называется делителем напряжения. Внимательный читатель мог заметить что выше я называл потенциометр регулятором напряжения. Все верно — потенциометр делает ничто иное, как «разделяем» своим бегунком один резистор на два.

Параллельное соединение резисторов.

Если сопротивление последовательно соединенных резисторов считать довольно просто, то с резисторами соединенными параллельно дело обстоит немного сложнее. Давайте выведем формулу по которой считается общее сопротивление. Рассмотрим следующую схему:

Параллельное соединение резисторов

Пусть R1 = 10 Ом, R2 = 20 Ом, R3=15 Ом, U = 5В. Тогда I1 = U/R1 = 5/10 = 0,5А. I2 = U/R2. I3 = U/R3. R = U/I = U / (U/R1 + U/R2 + U/R3) = U*R1*R2*R3/ ( U*R2*R1 + U*R1*R3 + U*R2*R3) = R1*R2*R3/(R1*R3+R2*R3 + R1*R2) = 10*15*20*/(10*15 + 20*15 + 10*20) = 4,615… Ом.

На первый взгляд, вывод очень сложный, но запоминать формулу не понимая откуда берется каждый ее член еще сложнее. На практике редко приходиться считать общее сопротивление более чем двух параллельно соединенных резисторов. Да и для этих случаев есть специализированный софт.

Мощность резистора.

Мощность выделяющаяся на резисторе зависит от тока, который через него протекает. Узнать необходимую мощность можно воспользовавшись формулой P = I*I*R. Если известно напряжения, то P = U*U/R. Данные формулы следуют из закона Ома и формулы для определения мощности P = U*I.

Похожие статьи